CN101208037B - 使用微型内窥镜的便携式成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明便携供用来完成内窥镜检查检查程序的车载或便携式系统和方法。诸如膝上型计算机之类的便携式显示装置与包括微型摄像机和光纤照明子系统的手柄耦合。无菌的一次性部分装配在照明子系统之上并且被插进入患者身上的目标区域。当内窥镜检查检查程序运行的时候,该目标区域的图像从所述摄像机传送到所述显示装置,因此有利于在该程序期间进行实时诊断。
Description
相关申请
本申请是作为2001年10月19日申请的美国专利申请第10/042,126号的部分继续申请的于2005年3月8日申请的未审的美国专利申请第11/075,827号的部分继续申请。这份申请要求给2005年3月4日以“Miniature Endoscope With Imaging FiberSystem”为题申请的美国专利申请第11/072,685号的优先权。上述申请的全部内容在此通过引证被全部并入。
背景技术
内窥镜能够肉眼检查腔体内的结构。在医学领域,内窥镜的使用允许用于诊断、查看外科手术部位、采集组织样品或使安全操纵其它外科手术器具变得容易为目的的器官检验。
举例来说,腹腔镜对于检查腹部区域中的器官特别有用。腹腔镜通常包括用来照明待观察区域的光导管、至少一个用来聚焦和转播被照明对象图像的透镜组件和为在外科手术程序期间将组织损伤减到最少而构成的整个组件的壳体。光导管能包括用来照明该部位的光纤元素。腹腔镜壳体包括能插在体腔里面的远端区段和包括使用者能抓紧它使远端在外科手术部位附近定位的手柄的近端区段。
现有的内窥镜能包括成像装置,例如,电荷耦合器件(CCD)。这个能器件能捕捉被查看对象的图像并且把它传送给显示装置,例如,监视器。为了改进操作特征和可制造性,继续需要改善成像能力和减少患者冒风险的内窥镜系统。
发明内容
本发明涉及耐用性、分辨率和视野都有改进的小直径成像探头或内窥镜。在本发明的优选实施方案中,包括一次性护套的探头的远端能在检查时插进组织。该探头有小于3毫米的直径,优选有小于2毫米的直径,以减少插入点的损伤并借此提供通向内窥镜检查程序以别的方式到不了的部位的通路。
在优选的实施方案中,内窥镜有将图像从远端传输到近端的光纤波导。透镜系统被放置在光纤波导的远端。成像装置与光纤波导的近端光学耦合。护套在光纤波导周围延伸,该护套包括照明光纤。虽然优选的实施方案利用外径在2毫米以下的探头和护套组件,但是特定的应用将适应图像光纤数目较大的较大直径的器具以提供分辨率较高的图像。这些应用能利用范围在2-4毫米的外径。
在一个实施方案中,透镜系统有第一透镜元素、第二透镜元素和孔径光阑。透镜系统使来自对象上任何给定位置的光与众多光纤耦合,以致光的数值孔径作为相对于该透镜系统的纵轴的角度的函数改变。这提供与光纤孔径更有效的耦合。这是使用非远心透镜系统实现的。
该透镜系统的优选实施方案包括一对透镜和孔径光阑。透镜是为改善在末端透镜边界周围光线收集而成形的。这在该装置的整个视野上提供较清楚的图像。孔径光阑是为提供与光纤阵列的有效耦合而定位的。
该成像装置可能是电荷耦合器件(CCD)、CMOS成像器件或其它有象素元素的二维阵列的固态成像传感器。成像传感器安装在手柄组件的电路板上。该传感器能捕捉被查看对象的图像,而安装在该电路板上的图像处理电路把该图像数据在视频电缆上转移到计算机以便储存、处理和/或显示。
举例来说,微型内窥镜系统能用于整形外科的、风湿科的、一般腹腔镜的、妇科的或耳、鼻、喉的检查程序;大小关节、心脏、肿瘤学、肺部、乳房、脑GI和兽医的应用。虽然许多应用需要小的直径以减少外伤,但是特定的应用能适应较大的直径。探头可以在护套或成像探头中包括为其它手术元素的插入作准备的敞口管道,以便用流体冲洗该部位、把光或其它的能源引向治疗部位或取出组织样品。
护套组件可以包括向护套毂组件上的接卡延伸的照明光纤的同心阵列。作为替代,照明光纤可以与探头组件中经由从手柄向光源壳体延伸的光纤电缆直接耦合的光纤接卡耦合。该壳体可以包括把影像写到磁盘上的视频磁盘刻录机。对于特定的应用,照明束能这样放置在探头里面,以致护套是比较薄的或者能适应较大的工作管道。
现在的系统有四种适合整形外科使用的优选应用:在诊所诊断、手术室外科切除术/程序、手术后在诊所评估和把药物递送到关节中同时在直接看见的条件下确定它们的正确位置的治疗用法。
除了它在诊所中使用之外,该系统能用于手术室代替标准的关节镜。通过除去使用关节内窥镜冲洗流体或大孔摄像机的需要,关节内窥镜检查程序带来的痛苦和肿胀与不除去这种需要相比将被大大减少。患者第二天就能回到诊所或运动场。
对于现在没有可能使用传统的磁共振成像技术的组织和粘合移植物程序,该系统被用于康复处理的术后评估。例子包括:重修关节软骨表面程序、半月板修复、唇状边缘修复、肌腱套修复、关节表面的破碎减少、韧带完整性和其它用法的评估。
该系统包括计算机(或者其它查看系统)、摄像机、光源、在各个程序之间不需要再处理就可再次使用的手柄、和单一患者使用的一次性的无菌屏障和透镜成份。该系统取消空间需求、再处理设备的费用、与对时间敏感的内窥镜再次消毒有关的人力和费用。
附图说明
本发明的上述和其它的目的、特征和利益通过下面对附图中举例说明的本发明的优选实施方案的更具体的描述将变得显而易见,在这些附图中相似的参考符号在不同的视图处处表示同一零部件。这些附图不必依比例绘制,而是强调举例说明本发明的原则。
图1举例说明依照本发明的微型内窥镜系统的示意图;
图2是插管的剖视图;
图3是在插管里面的套管针的剖视图;
图4是微型内窥镜的透视图;
图5是有一次性护套覆盖插管的微型内窥镜的剖视图;
图6A是一次性护套/照明单元的剖视图;
图6B是一次性护套的远端放大剖视图;
图7A是沿着图6A中线7A-7A获取的一次性护套/照明单元的近端剖视图;
图7B是沿着图6A和图6B中线7B-7B被带获取的一次性护套远端的前视图;
图8是一次性护套/照明单元的侧视图,展示照明引线;
图9是微型内窥镜的成像单元的剖视图;
图10A是在图9中用10A定义的部分指出的成像单元的远端的放大视野;
图10B是沿着图10A中的线10B-10B获取的成像单元远端的前视图;
图11是沿着图10A中线11-11获取的成像单元的示意局部放大剖视图;
图12是远端透镜系统的放大视图;
图13是用于内窥镜远端的不同的透镜系统的最大光线角度的正弦随规范化图像高度变化的曲线图;。
图14是远端透镜系统的另一个实施方案的放大视图;
图15是内窥镜的另一个实施方案的剖视图;
图16A是沿着图15的线16A-16A获取的内窥镜的剖视图;
图16B是沿着图15的线16B-16B获取的内窥镜的剖视图;
图16C是在图16B中用10C定义的部分指出的成像单元的放大剖视图;
图17A是内窥镜的另一个实施方案的剖视图;
图17B是沿着图17A的线17B-17B获取的内窥镜剖视图;
图18是两件式一次性护套/照明单元的侧视图;
图19是用于本发明的优选实施方案的控制单元的示意图;
图20举例说明使用本发明的优选方法;
图21依照本发明举例说明便携式内窥镜系统的优选实施方案;
图22依照本发明举例说明内窥镜的优选实施方案;
图23是护套的端视图;
图24是优选的内窥镜装置的示意图;而
图25是另一种优选的内窥镜装置的示意图。
具体实施方法
本发明的实施方案是用展示微型内窥镜20的图1举例说明的。内窥镜20有成像单元22和护套/照明单元24。内窥镜20有图像传输路径,例如,在杆梢29的加长管28中用来查看被检查对象的为数众多的光纤26,在图11和12中能清楚地看到光纤146。光纤26在手柄32中与成像装置30(例如,在图9中看到的电荷耦合器件或其它的象素化平板传感器)光学耦合。护套/照明单元24的一次性护套34覆盖杆梢29装光纤26的加长管28。一次性护套34在近端有用安装机制36固定到手柄32上底座35。在一个实施方案中,护套/照明单元24的一次性护套34有为数众多的光纤把光线传输到一次性护套34的远端和远端探头29。一次性护套/照明单元24的远端有连接器38与光源40连接。
手柄32能收容用来把电力提供给内窥镜20的功率输入端41。人们将承认光源40和/或电源能安装在手柄32里面。
手柄32也能收容图像输出端42。图像输出端42在内窥镜20的成像单元22的成像器件和电子存储器和/或显示装置之间提供连接。在一个实施方案中,存储装置是与监视器46连接的计算机44。控制单元250将参照图19予以更详细的描述。
如同下面更详细地解释的那样,成像单元22不需要灭菌消毒,因为成像单元22不接触身体或直接暴露在身体中。为了形成无菌屏障,护套/照明单元24有作为套管组件52用固定到成像单元22上的底座35携带的一次性护套34覆盖加长管28。除此之外,护套/照明单元24有安装在护套/照明单元24的底座35上其位置适合覆盖成像单元22的剩余部分提供无菌环境的无菌布帘52。
内窥镜和有一次性护套的内窥镜是在2000年9月13日申请的PCT申请PCT/US00/25107和在2000年3月6日申请的美国专利申请第09/518,954号所描述的。上述申请的全部内容在此通过引证被全部并入。
在进一步详细讨论内窥镜20之前,为了使用内窥镜20,需要将内窥镜20放置在身体中以便查看预期的位置。一种这样的方法是将插管60插进身体而且使内窥镜20穿过插管60。下面描述一种先将插管60插进身体然后使用插管60把内窥镜20插进身体的方法。
在插入程序期间,首先将插管60(例如,在图2中见到的插管)插进身体的某个部位。插管60有底座62和管子64。管子64有从远端68延伸到底座62中的空间70的轴66。在一个实施方案中,管子64是用柔性材料(例如,塑料或薄壁不锈钢)制成的。插管60有适合药物或流体注入或抽吸装置附着的螺旋式接头72。
为了将插管60插进身体,用容纳在插管60的轴66之内的套管针76的刚性轴78将套管针76(如同在图3中见到的)插进插管60。套管针76的刚性轴78从插管60的管子64的远端略微伸出而且有在需要时在外科手术部位刺入组织的管心针80。一旦插管60被放置在外科手术部位,就将套管针76从插管60中取出,然后安装内窥镜20。插管60是凭使用者的手对位置的感觉定位的。
虽然插管60和套管针76相对而言是成本最小的而且能在灭菌消毒之后被重复使用或在使用之后被丢掉,但是因为内窥镜20的一些零部件,例如,成像单元22中的零部件,不想丢掉整个内窥镜20。内窥镜20使用一次性套管或护套34以帮助维持无菌环境和减少或取消重复使用前的灭菌消毒需求。
先前描述了将内窥镜20插进插管60把内窥镜20的远端置于适当的位置的方法,现在进一步详细描述内窥镜20。参照图4,该图展示内窥镜20的透视图。内窥镜20有可再次使用的成像单元22和用过就丢弃的护套/照明单元24。一次性护套/照明单元24有用来覆盖和环绕成像单元22的加长管28的加长管。护套/照明单元24的加长管有密封的远端84,而且一些实施方案包括用来将照明从外部光源40传输到远端84的光纤,如图1所示。在护套/照明单元24的近端是用安装机制36固定到内窥镜20的成像单元22上的底座35。光学引线88从底座35伸出,以便与光源40连接。除此之外,护套/照明单元24有安装到底座35上并且延伸到成像单元22的手柄32上的布帘52。如同下面参照图9-11进一步详细描述的那样,成像单元22的手柄32容纳光学器件和成像装置32以便接收通过位于成像单元22的加长管28之中的光纤26传输的图像。
图5是包括有图像光纤26的可再次使用的成像单元22和一次性护套/照明单元24的微型内窥镜20的剖视图。插管60被展示为用护套/照明单元24的一次性护套34覆盖,该护套覆盖成像单元22的探头29。
如图5所示,内窥镜20的可再次使用的成像单元22被无菌的一次性护套/照明单元24环绕。一次性护套/照明单元24有一次性护套34,该护套在远端84密封并且环绕和包围携带成像单元22的光纤26的加长管28。在护套/照明单元24的底座35上的安装机制36被固定到成像单元22上的安装机制92上。
一次性护套/照明单元24有包围成像单元22的手柄的布帘52。除此之外,护套/照明单元24有与在图1中见到的光源40连接的照明引线。照明引线88与护套中的光纤光学耦合,如同下面更详细地解释的那样。
参照图6A,该图展示护套/照明单元24的侧视图。护套单元24有一次性护套34,其中加长的外层护套98从底座35延伸到远端84。照明引线88从底座伸出并且与图7中见到的护套34里面的照明光纤光学耦合。护套/照明单元24的底座35携带当两个单元22和24结合的时候覆盖成像单元22的手柄35的布帘52。
图6B是护套/照明单元24的一次性护套34的远端84的放大视图。一次性护套34有从底座35内伸出(如图6A所示)充当护套单元24的保护遮盖物和无菌屏障的外层护套98。与外层护套98隔开并且共线的是一次性护套34的内管100。内管100在空间102中定义用来接受成像单元22的探头29的加长管28的圆筒形空间。内管100同样从一次性护套34的远端84延伸到护套/照明单元22的底座35。内管100与外层护套98相比进一步伸出,以形成容纳在图6A和7A中清楚地看到的为数众多的照明光纤108的管道106。窗口110位于内管100的远端,被固定到内管100上,在用来接受图像单元22的加长管28的空间102和护套/照明单元24与身体接触的外层部分之间形成无菌屏障84。
在优选的实施方案中,护套/照明单元24的一次性护套34的外层护套98是用不锈钢材料制造的而且有大约0.038英寸的外径。内管100同样是用不锈钢材料制造的。照明光纤108是用玻璃或塑料光纤制造的。依据该装置的尺寸,使用最大数目的照明光纤1 08来填充管道106。在一个例子中,一次性护套34从护套/照明单元24的底座35伸出2.246英寸。
插在外层护套98和内管之间的是在图7A和7B中清楚地看到的环绕内管100的为数众多的照明光纤108。图7A是穿过一次性护套24的底座35的剖视图。外层护套98是用图7A的下半部分展示的,而且在与图7A的上半部分分段之前结束。然而,定义容纳成像单元22的加长管28的空间102的内管100如图6A所示延伸到接收室114,所以被展示在图7A的上下两个部分之中。光从照明引线88经过在图6A中见到的光纤108传输到在图7A的上半部分中见到的传输单元118,该传输单元邻接位于护套/照明单元24的一次性护套34的外层护套98和内管100之间的照明光纤108。
图7B展示一次性护套/照明单元24的远端84。窗口110覆盖和密封容纳成像单元22并且被内管100包围的空间102。插在外层护套98和内管100之间的是为数众多的照明光纤108。在图示的实施方案中,照明光纤108的远端未被保护,暴露在身体之中。
图8与图6A类似,因为它展示一次性护套/照明单元24。除此之外,图8展示在图6A中舍弃的整个照明引线。
照明引线88有用来连接光源40上的接卡的连接件38。照明引线88有为数众多的从连接件38延伸到光纤108的光纤,光纤108把从光源40收到的光线传输到图7A所示的传输单元118,然后在出口84射出。
参照图9,该图展示内窥镜20的成像单元的剖视图。成像单元22有带从手柄32伸出的加长管28的探头29。在手柄32的近端是成像装置。在这个实施方案中,把光学图像转换成电图像的电荷耦合器件(CCD)30B被装在手柄32的可分离壳体120A之中。插在在加长管28中延伸的光纤或光纤26和CCD30B之间的是为数众多的用来把光纤或光纤26的近端124的图像投射到CCD30B上的透镜122A。玻璃窗口122B附着在外壳120B并且为该范围提供密封。它也保护透镜使之免受污染。
成像单元22将来自光纤26的末端的图像放大并且使它与电荷耦合器件30B耦合。如同前面指出的那样,电荷耦合器件与电子存储器和/或显示装置(例如,在图1中见到的与监视器46连接的计算机44)连接。
成像单元22的手柄32有用来与护套照明单元24的安装机制36连接的安装机制128。安装机制128有用来接受位于安装机制36上的销钉的狭槽130。除此之外,安装机制128有凸出物134,被图6A所示的护套/照明单元24的接收室114收容的探头29从该凸出物向外突出。
图10A展示成像单元22的远端的放大图。成像单元22的杆梢29有从远端126向手柄32的壳体120延伸的加长管28。除此之外,在杆梢29的远端126,有从远端126伸出某个微小距离而且恰好超过光纤或图像光纤26的末端的某个微小距离的管子138。管子138通常被称为长管138,因为与长管138共线的直径较小且较短的管子140藏在长管138里面而且将透镜系统142在向远端126伸出。加长管或外管128、长管138和小管140是这样安装的,以致它们的远端是齐平的而且用诸如医用级环氧树脂之类的粘合剂固定。下面将进一步详细描述的透镜系统142在成像单元22的加长管28的末端。成像单元22的加长管28被收容在一次性护套/照明单元24之内,所以在首次使用之前不需要灭菌消毒。
图10B是成像单元22的远端126的端视图。展示全部共线的透镜系统142、小管140、长管138和外管或加长管28。
参照图11,该图展示内窥镜20的成像单元22的剖视图。成像单元22的探头29有为数众多的用来把图像从杆梢29的远端126传输到手柄32的光纤146。在杆梢29的远端包围光纤146的是用来把图像光纤26中的光纤146保持在适当位置的长管138。外管或加长管28环绕长管138而且从在杆梢29的远端126附近的起点到在手柄32里面的另一端保护图像光纤26的光纤146。通常有数千根图11所示的光纤146被融合在一起。进入它们的图像加载是用远端透镜系统142完成的,该远端透镜系统如同下面描述的那样按照对图像光纤束26的位置的关系安排图像的亮度级。
除此之外,这些光纤是用无序包裹法包裹的。当图像光纤束26从成像单元22的远端126附近向位于手柄32内的光纤近端延伸的时候,这种无序包裹法限制图像/光从一个透镜142向另一个透镜传输。光纤的无序包装是通过改变作为待探查区域的光纤搀杂实现的。
参照图12,该图展示在护套/照明单元24的一次性护套34里面的成像单元22的杆梢29的远端的剖视图。一次性护套34有与内管100共线的外层护套98。插在外层护套98和内管100之间的是在图7B中清楚地见到的为数众多的用于照明的照明光纤108。在一次性护套的远端是窗口,该窗口通过诸如粘牢之类的方法固定到容纳成像单元22的杆梢29的空间或内部管道102上形成边界。成像单元22有如图9所示从远端126延伸到手柄32之内的加长管或外管28。位于杆梢29的远端126的是两个附加的管子或套管,较短的内部套管被称为小管140,保有和固定远端透镜系统142的透镜元素。较大且较长的套管被称为长管138,环绕着小管140和图像光纤26中的光纤146的起点。
图12所示的远端透镜系统142是有一对透镜150、152和孔径光阑154的消色差透镜系统。透镜150和152每个都有中凸表面156,这两个中凸表面彼此相对。比较靠近远端126的第二透镜152有邻接光学孔径光阑154的平面表面158。孔径光阑154和透镜150、152是这样设计的,以致最大光线角度的正弦在N.A.(数值孔径)接近光纤。
图12中的光线显迹160举例说明图像脱离该页以适当的焦距向右投射和这幅图像如何通过孔径光阑154和透镜152、150平移到图像光纤26中的为数众多的光纤146。该透镜系统是非远心的。
参照图13,该图展示将现有技术透镜系统包括在内的三种不同的透镜系统的最大光线角度的正弦随规范化图像高度变化的曲线图。如同下面讨论的那样,视野取决于透镜配置。图13中的曲线图展示关于50度透镜系统的光线角度的最大正弦的一条线和关于70度透镜系统的光线角度的最大正弦的第二条线。在70度系统中,最大的正弦大约是0.32。所以,光纤的N.A.(数值孔径)大约是同一数值。反之,50度视野系统有大约为0.25的最大光线角度正弦。因此,光纤有这个数值孔径。举例来说,该系统能在30-80度范围内以任何选定的水平提供视野。
在一个实施方案中,内窥镜20有10000个光纤元素。在这个实施方案中,每个光纤元素146有4.4微米的直径。光纤26的总直径是0.46安装机制。成像单元的加长管或外管28是用不锈钢制成的。人们将承认,该观察仪器能按许多种尺寸制成,下表只是各种不同的居间尺寸的观察仪器的例证。
3k | 10k | 30k | 50k | 100k | |
护套/照明单元外径 | 1-4毫米 | → | → | → | → |
成像单元杆梢外径 | 0.5-3.5毫米 | → | → | → | → |
光纤元素数目 | 3000 | 10000 | 30000 | 50000 | 100000 |
光纤图像直径 | 0.46毫米 | 0.75毫米 | |||
光纤象素大小(个别光纤) | 4.4微米 | 4.4微米 | 4.4微米 | ||
透镜类型 | 消色差透镜或自聚焦GRIN透镜 | 消色差透镜或自聚焦GRIN透镜 | 消色差透镜 | 消色差透镜 | 消色差透镜 |
景深(DOF) | 3毫米-20毫米 | → | → | → | |
视野(FOV) | 取决于透镜50度-70度 | → | → | → | → |
如同能从上表见到的那样,前面关于图12和13描述的消色差透镜的替代品是自聚焦GRIN透镜。图14展示用GRIN透镜168的内窥镜20的成像单元22的杆梢29的替代实施方案。图14所示的GRIN透镜168是单元素梯度指数透镜。图14所示的图像单元22的杆梢29有从远端126向手柄32(在图14中未展示)延伸的加长管或外管28。除此之外,与图10A类似,管子138从远端126伸出微小距离。这根管子138通常被称为长管,它仅仅略微超过图像光纤26的末端。与图10A所示的实施方案相反,因为透镜170是单透镜,所以不需要用来保持透镜系统诸元素的小管140。
GRIN透镜168一般地说不提供与前面描述的消色差透镜系统142一样好的图像质量,因为图像变成接近图像边缘图像不够清晰(即,模糊和扭曲)。此外,色差校正(亮度作为波长的函数改变)不如消色差透镜系统。然而,GRIN透镜系统168在费用因素高于整幅图像质量的情况下也许是令人想要的。除此之外,因为GRIN透镜170是单元素透镜,景深可能有限。虽然只展示两个不同自由度,但是人们将承认有其它视野的的透镜系统能制作出来。
图15是替代内窥镜170的剖视图。在内窥镜170的这个实施方案中,照明引线172是成像单元176的手柄174的一部分并因此不是一次性护套/照明单元178的部分。光纤束180被用于把照明光从引线172传输到手柄184的手柄接口182,在那里光被转移到在护套/照明单元178上的光接口184,以把光从手柄184传输到一次性护套186。
图16A是展示该接口的剖视图。图16A是一次性/护套照明单元178的底座188的剖视图。图16A的上半部分展示与底座188隔开的布帘52。底座188有接受来自装在手柄174上的手柄接口182的光的光接口184。
除此之外,在图16A-16C所示的内窥镜170的实施方案中,护套/照明单元178的照明光纤190之一被管子或管道192代替。在图15和图16A-16C中见到的管子192能够容纳激光器光纤。使用者将激光器光纤从图15所示的底座188的照明单元178的近端穿过管子190铺设到照明单元的远端,以便使用者在通过图像光纤和CCD查看图像的时候能使用激光器光纤完成某程序。
图16A的下半部分展示通过护套/照明单元178的底座188的剖视图,展示穿过底座伸进装有照明光纤190的环形孔的管子192。与图7A所示的类似,图16A展示照明光纤190位于其周围的内管194。内管194定义内窥镜170的成像单元176的探头29穿过的空间。
图16B是展示一次性护套186的外管196和环绕照明光纤190和信号海波管192的一次性护套186的剖视图。内管194包围容纳成像单元176的探头29的空间102。图16C是放大图,展示海波管192,其开口接受装在内管194和外层护套196之间的照明光纤190的环形阵列中的激光器光纤。
虽然图15-图16C没有展示插管60,但是人们将承认在内窥镜20或170的大多数应用中,插管60能用作内窥镜20或170的额外保护。
参照图17A,该图展示替代内窥镜200的剖视图。内窥镜200有成像单元202和护套单元204。与先前的实施方案相反,该一次性护套204不包括照明单元的任何部分。参照图17A,照明源40借助与图15所示的照明引线类似的照明引线208与成像单元202的手柄206连接。但是,没有耦合,以致光被传送到一次性护套204。而是,如同在图17A中见到的那样,照明引线208是成像单元202的手柄206的一部分。光纤210用来把照明光从引线208传输到手柄206中的接口212。接口212位于手柄206之内并且把光转移到由为数众多的照明光纤216组成的环形环214。
参照图17B,探头218有外管220和内管222。插在管子220和222之间的是用来接纳那为数众多的照明光纤216的环形空间。图像光纤束26位于与第一实施方案的加长管28类似的内管222之中。该光纤束26与内管222隔开。从远端126延伸到仅仅超过图像光纤束26的末端微小距离的长管224夹在光纤26和内管222之间。
因为在图17B所示的实施方案中护套不需要将照明带到杆梢218的远端,所以该护套204有单一的外层226。为了避免回射而弯曲的窗口固定在该单一外层226的远端。
参照图18,该图展示拼合式一次性护套/照明单元230。内窥镜有拼合式一次性护套/照明单元230的第一单元232、安装到成像单元22的手柄32上的安装和盖子单元232。安装和盖子单元232有在使用时在成像单元22的手柄32和照明引线88上延伸的布帘52。为了支撑布帘52,该布帘52在手柄32上定位之前被保留在一次性套管234之上。一次性护套/照明单元230的第二单元236,一次性护套236,包含覆盖探头29的加长管。这个第二单元236有往第一单元232上固定的安装机制238。因此,拆除一次性护套,第二单元236并且用新的替换它同时保持安装在安装和盖子单元232上的布帘52在手柄上是可能的。
图19是内窥镜的控制单元250的示意图。这个控制单元250有电源输出252、用于来自CCD的图像的输入254和光源256。除了用来处理图像数据的处理单元260之外,该单元有记录装置258(例如,CD刻录机),以产生可储存的介质保留患者原始资料之类的数据。
内窥镜通常如图所示被用于图20的处理序列270。患者来到使用者/医师的诊所。医师或技术人员使用双重戴手套技术把两副消过毒的手套戴到医师的每只手上。医师用一只手拿着没有消过毒的手柄/照明单元而用另一只手保护消过毒的护套/照明单元。然后,医师拿起照明电缆并且把该照明电缆固定到一次性护套/照明单元上的引线上。功率输出端和图像输出端被同样地接到控制单元上。通过将内窥镜接到控制单元上,护套组件的布帘部分在手柄上延伸并且下垂到电缆上这样的长度272以提供无菌区域。在完成这项操作时,医师脱掉第一副手套和准备好开始程序。
在对该部位用药之后,用医师的手借助标准的探查技术将带套管针的插管插进身体。一旦插管到达适当的位置,套管针就被取出274,然后将内窥镜的顶端放进插管。使用螺钉或其它的附着机制将内窥镜固定到插管上。开动该系统276,并且开始录象,以便医师能够上下左右移动插管将用来检查预期部位或监视的探头定位。医师能在该部位使用其它的器具(例如,激光刀或烧灼工具、电外科工具和/或手术管道)在探头或护套组件中完成处理278。可以将整个检查或手术程序记录在影碟或其它存储装置上280。结束该程序,然后可以将该护套组件处理掉282,并为了另一个程序将另一个无菌的护套组件附着到探头上284。
优选的实施方案提供多频谱成像能力。这个实施方案包括使用波长在700纳米到1200纳米范围内的光源和探测器来提供图像。这允许使用者透过血液观察组织。
另一个实施方案使用能够处理组织的电磁谱的紫外(UV)段(10纳米到380纳米)。在325-250纳米范围内的紫外光能通力合作完成烧灼。激光器或传统宽带光源能用来将光提供给照明系统。图像光纤束也能用于照明,手柄中的光束分离器使来自一个或多个来源的光个别地或同时地与该光纤束耦合。
本发明的实施方案能用于用来完成身体内部表面的诊断成像的基于诊所的设定。在此使用的“基于诊所的”指的是除本质上无菌的环境(例如,医院手术室、医院治疗室、接近灭菌消毒装置(例如,高压灭菌器)的房间,等等)之外的位置。诊所位置的例子是,但不限于,医师诊所的检查室、运动场馆中毗邻更衣室的训练房、救护车、住宅、野战医院、医院走廊、检查室、急诊室、办公大楼、商店,等等。
通过使直接接触邻近插入部位的患者皮肤的所有表面都变成一次性部分能避免整个微型内窥镜20的现场消毒。一次性部分被保存在无菌包装中,直到它们被用于某个程序。使用一次性的零部件允许遵循公认的医护指导方针标准(例如,用于例行的关节整形术的那些)使用微型内窥镜20。
除此之外,虽然如果需要能使用流体,但是微型内窥镜20是作为无流体系统工作的。无流体系统指的是事实没有液体介质、冲洗或扩张流体(例如,盐水溶液)必须在邻近目标区域(即,将使用本发明查看的区域)的地方注入患者身体。换句话说,微型内窥镜能简单地通过患者皮肤插入和用来查看目标区域,而不需要附加的仪器、注射装置、耗材而且除了一次性部分之外不产生过多的有害废物,例如,如果将冲洗流体注入目标区域然后从那里排出将会产生的废物。
一次性部分20可能包括在其远端使用透明窗口的一次性针套。该透明窗口防止来自患者身体的流体接触该系统的非一次性部分(例如,32)。连同一次性部分20一起操作的非一次性部分可能包括在导引器里面滑动并且装有用来把目标区域的图像传导到位于手柄32之中的微型摄像机的光纤照明系统的细轴。该光纤照明系统可能包括防护窗和用来把图像传送到摄像机的高分辨率光纤和透镜传输装置。一次性部分也可能包括用来引进外科器具或借助抽吸抽空流体或将药物引进目标区域的滑口。
在本发明的实施方案中,提供高度便携的微型内窥镜成像系统。图21所示的系统是便携式的,因为它能由人来搬运或携带。图21举例说明便携式内窥镜系统291的可仿效实施方案,其中包括微型内窥镜20、手柄32、成像单元22、电缆290和膝上型电脑292。在图21中,内窥镜单元和成像单元22经由电缆290直接与膝上型电脑292连接。举例来说,成像单元22可能输出视频信号,该视频信号被送到膝上型电脑292的视频插座。然后,膝上型电脑292用来输入患者信息、对话细节并且在该程序完成的时候用来显示实时的图像数据。
便携式内窥镜系统的实施方案使用个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡使图像数据与膝上型电脑292的耦合变得容易。PCMCIA卡可能是技术上已知的工业标准卡,即它可能特别适合用于微型内窥镜。特别适用的PCMCIA卡可能包括用来接收和处理从成像单元收到的视频信号的硬件。PCMCIA卡294的输出可能是用来将经过处理的图像数据传送到与膝上型电脑相关联的显示器的工业标准数据格式。
便携式内窥镜系统291包括用来把数据传送给膝上型电脑292的成像单元或接口盒32和接口盒电缆290。接口盒可能包括比能用在PCMCIA卡294中或直接用在膝上型电脑292里面的更复杂的成像、图像处理和数据通信硬件和/或软件。接口盒296可能是为对通过微型内窥镜20的远端收到的数据完成实时的图像增强而配置的。图像增强可能用来在将成本较低的零部件用于微型内窥镜20的时候产生适合完成诊断的图像。作为例子,GRIN透镜可能被用于微型内窥镜20,把图像数据提供给接口盒。接口盒可能使用图像处理算法来提高GRIN透镜边缘产生的图像质量。然后,接口盒可能经由电缆以工业标准格式将图像数据传送到膝上型电脑292。该系统也能包括在运送手推车298上的装备,例如,显示器295和光源系统296。该系统也能包括用于可见光成像的标准灯和用于成像或治疗的红外或紫外光源。
能使用的通用体系结构包括通常由与随机存取储存器(RAM)和只读存储器(ROM)相关联的微处理器组成的中央处理器(CPU)。通常,CPU也备有高速缓冲存储器和可编程的FlashROM。在微处理器和各种类型的CPU存储器之间的接口往往被称为局域总线,但是也可能是更一般的或工业标准总线。CPU处理和解释与操作系统、用户开发的应用程序、诊断工具、医院的患者数据服务器、健康状态提供者计算机和与远方专家相关的计算机相关联的可用计算机处理的或功能可执行的指令。图形用户界面(GUI)能用于输入和显示患者数据以及查看图像。
许多计算平台也备有存储器驱动器(例如,硬盘驱动器(HDD)、软盘驱动器、光盘驱动器(CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R,等等))和专用磁盘磁带驱动器(例如,Iomega ZipTM和JazTM,等等)。此外,一些存储器驱动器可以在计算机网络上范围,例如,以网络为基础的储存系统。RAM能储存操作用来处理和显示从微型内窥镜收到的图像数据的软件应用程序必不可少的可用计算机处理的指令和信息。
许多计算平台依照该计算平台想要的功能备有一个或多个通信接口。举例来说,个人计算机、膝上型电脑或佩戴式计算机(belt-wearable computer)往往备有高速串行口(RS-232、RS-422,等等)、增强型并行口(EPP)和一个或多个通用串行总线(USB)口。计算平台也可能备有局域网(LAN)接口(例如,乙太网卡)和其它的高速接口(例如,高性能串行总线IEEE-1394)。
诸如无线电话和无线联网的PDA之类的计算平台也可能备有带天线的射频(RF)接口。在一些情况下,计算平台也可能备有红外数据安排(IrDA)接口。
计算平台往往配备一个或多个内部扩展槽,例如,工业标准结构(ISA)、增强型工业标准结构(EISA)、外设部件互连(PCI)、个人计算机存储器卡国际协会(PCMCIA)、或用来添加其它硬件(例如,声卡、存储卡和图形加速器)的专用接口槽。
此外,许多像膝上型计算机和个人数字助理(PDA)这样的单元备有一个或多个外部扩展槽让使用者有能力容易地安装和拆除硬件扩展装置(PCMCIA卡、SmartMedia卡)和各种不同的专用模块(例如,移动硬盘驱动器、CD驱动器和软盘驱动器)。
存储器驱动器、通信接口、内部扩展槽和外部扩展槽往往经由标准或工业开路总线结构(例如,ISA、EISA或PCI)与CPU互连。
计算平台通常备有一个或多个使用者输入装置,例如,键盘或按键区、鼠标或指针装置和/或触摸屏显示器。在个人计算机的情况下,全尺寸键盘往往是连同鼠标或指针装置(例如,跟踪球或TrackPointTM)一起提供的。在无线电话能上网的情况下,简单的按键区可能是与一个或多个特殊功能键一起提供的。在PDA的情况下,通常提供往往有手写识别能力的触摸屏,而在膝上型电脑的情况下,可能提供小键盘和触控式显示器。
此外,话筒(例如,入网无线电话的话筒或个人计算机的话筒)是与计算平台一起提供的。这个话筒可以用来输入用户的选择,例如,网站的语音导航、与操作微型内窥镜20、向远程位置传送数据或自动拨号相关联的用户菜单。通常呈软件形式的语音识别能力可以用来使基于语音的人机对话变得容易。
许多计算平台还配备能使完成内窥镜检查程序的人和可能正在通过联网的显示装置本质上实时地指导该程序和解释结果的远地专家之间的合作变得容易的摄像装置,例如,数码照相机或全运动图像数码摄像机。
一个或多个用户输出装置(例如,显示器)也与大多数计算平台一起提供。显示器可能采取多种形式,包括阴极射线管(CRT)、薄平晶体管(TFT)阵列、一组简单的发光二极管(LED)、液晶显示(LCD)指示器、智能(即,无需用的)显示器或投射显示器。
一个或多个扬声器和/或报警器往往也与计算平台相关联。扬声器可以用来再现声音指令。报警器可能采取通常在诸如PDA和PIM之类的特定装置上找到的简单的哔哔声发射器或蜂鸣器形式。报警器可能用来提醒系统操作员错误已经发生。这些用户输入和输出装置可能经由专用总线结构和/或接口直接与CPU互连,或者它们可能通过一个或多个工业开路总线(例如,ISA、EISA、PCI,等等)互连。计算平台也备有一个或多个软件和固件程序,实现预期的计算平台功能性。
通用的软件固件体系结构在这个计算平台范围上。可以在计算平台上提供一个或多个操作系统(OS)本地应用程序,例如,文字处理软件、电子制表软件、接点管理实用程序、地址簿、日历、电子邮件客户、患者跟踪、用来操作系统的用户菜单,等等。此外,可能提供一个或多个必须用OS-本地平台-专用解释程序(例如,JavaTM脚本和程序)解释的便携的或与装置无关的程序。
计算平台往往还备有也可能包括一个或多个对浏览器的扩展(例如,浏览器插件程序)和为使图像数据在网络上的传输和接收变得容易而配置的某种形式的网络浏览器或微浏览器。
计算装置往往备有操作系统,例如,Microsoft WindowsTM、UNIX、IBM OS/2TM、AIX、LINUX、MAC OSTM、Sun SolarisTM或其它的平台专用操作系统。较小的装置(例如,PDA和无线电话)可能配备其它形式的操作系统,例如,实时操作系统(PTOS)或Palm掌上电脑的PalmOSTM。
一组基本输入输出功能(BIOS)和硬件装置驱动器356往往是为允许该操作系统和一些程序与计算平台提供的特定的硬件功能接口和控制那些特定的硬件功能而提供的。此外,一个或多个嵌入式固件程序358一般配备许多用作为外设部分(例如,微控制器或硬盘驱动器、通信处理器、网络接口卡、声卡或图形卡)的随机携带的或“嵌入的”微处理器执行的计算平台。
可以使用各式各样的计算平台(包括但不限于个人计算机、膝上型电脑、工作站、服务器、入网电话和其它相似的器具)的各种硬件成份、软件和固件程序。熟悉这项技术的人将很容易辨认出下列的方法和处理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作为硬件功能部分地或全部地被有选择地实现。
可仿效的系统使用连同网络一起操作的便携式系统。医生诊所装有便携式系统、网络、有相关数据存储器的健康保险提供者、有数据存储器医院服务器、远地专家计算机和基于网络的储存系统。
医生诊所使用便携式系统完成一个或多个患者的诊断评估。从通话获得的图像数据可以储存在膝上型电脑上和经由网络传送到一个或多个的远地位置。网络可以是执行任何类型的网络协议的任何类型的网络。作为例子,网络可能是在企业园区或大学校园之内工作的内部互联网(例如,局域网(LAN))、在某个地域(例如,城市及其周边郊区)之内工作的都市网(MAN)、或诸如全球信息网之类的广域网(WAN)。除此之外,网络可能执行任何类型的网络协议,例如,传输控制协议和英特网协议(TCP/IP),异步传输模式(ATM)、同步光纤网(Sonet)、帧中继、综合服务数字网(ISDN),开放式最短路径优先(OSPF),等等。网络可能使用为数众多的链路连接各个网络元素和位置。这些链路可能是由硬连线链路和/或无线链路组成。硬连线链路的例子是,但不限于,同轴电缆、双绞线电缆、光纤,等等;而无线链路的例子是,但不限于,以射频(RF)为基础的链路,例如,IEEE 802.11,或自由空间光学链路。网络也可能包括网关和/或防火墙以便提供对网络的访问和提供保护防范不受欢迎的网络业务,例如,拒绝服务攻击和包含诸如电脑蠕虫和病毒之类恶意代码的网络业务。
从便携式系统传送到网络的数据可能指向健康保险提供者。健康保险提供者可以把经由链路收到的数据在数据存储器上存档供将来使用。健康保险提供者可能雇用它自己的专家独自地或与自动化分析系统组合地重新审查在使用本发明的内窥镜检查程序期间获得的数据。便携式系统也可能把数据传送给医院的服务器。医院服务器可能进一步包括借助链路与它耦合的数据存储器。医院服务器可以作为共享资源维持与其有联系的患者的数据。作为例子,如果患者需要以使用便携式系统获得的诊断为基础作手术,该图像数据可能在手术之前或手术期间被外科医生重新审查,以保证以有效的方式实施适当的全面治疗。
使用便携式系统获得的数据可能被进一步经由网络发送到远程专家计算机。使用远程专家计算机的远地专家可能事后或准实时地重新审查图像数据邮件。远程专家可能在安排侵入性更强的程序之前提供第二种看法,或者远程专家可能在熟练的操作员正在用微型内窥镜20完成该程序的情况下提供初步诊断。举例来说,赈灾人员可能在遥远的现场正在对灾难受害人完成诊断程序。远程专家可能正在自由空间人造卫星网络上查看实时地收到的图像数据以便就诊断程序指导现场人员。然后,远程专家可能指示现场人员在受害人/患者身上作插入位置记号,介绍针套,操作内窥镜20,然后,可以使用实时数据把推荐对受害人的正确治疗方法而不必在现场。来自便携式系统的数据可能被进一步传送到基于网络的储存系统。基于网络的储存系统可以作为驻留在膝上型电脑中的图像数据的安全的备份存储器。除此之外,基于网络的储存系统可能用来将图像数据保存在比将该数据仅仅保存在膝上型电脑中更容易存取的位置以便重放。该系统和其它的远程实体可以在不脱离本发明的精神的情况下使用便携式系统与之通信。
使用微型内窥镜20的优选方法连同便携式系统一起完成诊断程序。用手推车运到将在那里完成程序的检查室或其它位置。然后将摄像机与查看系统耦合。接下来,在患者身上准备插入位置。该插入位置的准备除了别的事情之外可能包括使用获准的医用书写器具给该部位作标记,用杀菌消毒溶液清洁该区域,等等。一次性针套可能与成像和查看系统耦合那个。如同先前在此讨论的那样,只有微型内窥镜20的一次性部分接触患者,所以不需要在现场进行特殊的灭菌消毒处理。然后,将微型内窥镜20的针套插进患者的目标区域。在针点邻近目标之后,可以启动成像和查看系统。在诊断程序期间使用膝上型电脑查看和记录图像数据。在完成诊断的时,将针从目标区域撤回。在撤回针之后,可以使用缝合线、获准用于局部伤口包扎的液体粘合剂、蝶式封闭或诸如纱布或绷带之类传统的小伤口包扎物包扎该插入位置。
记录下来的图像数据可以供诊断医生重新审查,而且可以展示给在治疗室的患者。在重新审查之后,记录下来的数据可以在膝上型电脑、可移动存储介质上就地存档或经由基于网络的储存系统存档。除此之外,图像数据连同文字数字和/或语音注解可以使用网络发送到一个或多个远地位置。然后,便携式系统可以回到它的存放位置,而且因为不需要复杂的麻醉,所以患者能在该程序之后立刻回家。
虽然此前已经描述和举例说明了本发明的可仿效实施方案,但是本发明不局限于此。鉴于这份揭示,在不脱离本发明的精神的情况下,许多替代实施方案和落实是可能的。举例来说,便携式系统可能是按分布式体系结构部署的,使用者、患者和包括元素20、21和22的微型内窥镜位于第一地理位置,而膝上型电脑显示器位于远距离位置而且经由无线网络与微型内窥镜耦合。在另一个替代实施方案中,本发明可能按加固配置部署供战场伤员鉴别分类使用和/或用来响应在遥远和崎岖位置的灾祸。在另一些实施方案中,便携式内窥镜系统可能整合在诸如火车、救护车、飞机、船舶、车辆之类的机械化运输工具之中。在另外一些实施方案中,使用便携式内窥镜系统产生的图像可能被重放和用于培训目的。因为接受图像数据,在进一步的实施方案中,便携式内窥镜系统可能包括到手柄有有短距离宽带链路的佩戴式计算机。在这个实施方案中,手柄可能包括自备的电源,例如,可充电电池。这个实施方案可能进一步利用戴在使用者头上的智能显示器。这样的配置将最大的灵活性和最小的重量提供给使用者。该佩戴式实施方案可能进一步经由无线链路与网络通信。
在另一些替代实施方案中,膝上型电脑能被本质上能具有任何形状因子和用户接口配置的根据客户需要定制的处理装置代替。举例来说,具有只有ON/OFF开关的专用处理模块可能是令人想要的。当打开时,该根据客户需要定制的处理装置可以收集和储存图像数据供以后重新审查或者可以自动地使用无线射频或自由空间光学链路把数据传送到远方的位置。
图22举例说明依照本发明包括有摄像机模块404、光学耦合器406、处理器408、无线通信模块410、无线电天线412、电池414和功率调节器416的手柄402的便携式内窥镜400的另一个优选实施方案。手柄402里面的光源418也包括在该便携系统之中。光源418优选包括LED组件,例如,从Edmund Optics,Barrington,NJ.购买的EOSTM LED光纤照明器。该光源也能包括一个或多个激光二极管或激光二极管和LED的组合,光谱在紫外部分的激光器或激光二极管能用来在组织中引发用于诊断目的或烧灼的荧光。手柄可以有控制面板409,使用者用面板上的按钮电控该手柄。
摄像机404可能是CCD或CMOS成像传感器,例如,从TransChip Israel Research Center,Ltd.购买的TC7040二百万象素的CMOS成像传感器装置。这种装置包括包装在单一芯片包装中的有时钟的1600×1200象素的彩色传感器阵列、控制器、图像处理器和本地SRAM存储器。该摄像机优选对红外光谱段(750-1000纳米)和可见光是敏感的。举例来说,对于特定的应用,使用能探测在1500纳米到1900纳米范围内的光的红外成像传感器是优选的,因为这将改善组织透过血液成像。对于特定的光谱成像应用可能需要适合该探测器的红外光源和滤谱器或截止滤光片407。
先前在此描述过的一次性物品420有用来使光从光源耦合到在一次性物品的耦合器424里面的光纤照明束的端口422。护套的远端可能有能在插入和成像期间置于凹室之中而且能被电线或其它装置机械地激活把组织样品从身体里面感兴趣的区域切割下来的切割元素425。
手柄402也可以包括能唯一地识别附着到它上面的一次性成份的条形码读卡器442或其它装置。条形码440可以印在图23所示的一次性耦合器424的近端。这个条形码可以有放射状的或矩形的阵列。当耦合器424用手柄402旋进锁定位置的时候,能越过读卡器442扫描放射状阵列。作为替代,能使用一些其它的电子识别和记录装置(例如,诸如射频识别(RFID)系统)或者能把有序号的芯片放在一次性物品中。这能用于安全和记录/编目之目的。
无线模块在与台式或膝上型计算机通信方面提供从手柄到接收器的影像递送。电缆405也能非必选地与手柄402连接以提供对计算机和相关显示器的连接。显示器450也能直接整合到手柄402之中以供使用者查看。用摄像机获取的影像或静止图像也能记录在诸如紧凑型闪存卡、CD、DVD、迷你DVD或SD卡之类的可移动介质上。紧凑型介质能插在手柄402中的狭槽之内。
对于特定的应用,使用成像波导把光递送到组织上也可能是令人想要的。手柄里面的射束分离器能如同先前描述的那样用于这个目的。
手柄402也能配置成与能用无线电收发机462发射和接收来自处理器408的图像和数据的底座单元460对接。底座460也能作为电池414的充电器使用而且能包括用于网络或英特网连接、传真装置或标准电话数据连接的通信电路。
一次性物品也能包括在远端的透镜或适合侧面查看应用的棱镜或镜子。该一次性物品可以依据应用有介于20毫米和2500毫米之间的长度。对于诸如手或脚之类小的关节或骨骼使用较小的长度。对于臀部之类的应用,可以使用多达2500毫米的较长的长度。对于乳房或脑之类的成像应用,可见光谱部分的成像能通过近红外或红外光谱部分的成像得到补充。这能用来补充乳房拍片普查。如果需要,活组织切片检查也能用来收集组织样品。染料或组织自身荧光也能与举例来说在范围从300纳米到500纳米的波长下发光的窄带光源(例如,激光二极管)一起使用。氮化镓二极管激光器能用于这个目的。
图24展示照明光纤502刚性地附着在手柄500上的优选实施方案。一次性物品510用接插件512与手柄连接而且能包括适合形成角度或从侧面观察的透镜520或反射镜或棱镜540。
图25举例说明手柄550中的射束分离器554使光源552和成像装置两者与单一的光纤束光学耦合的实施方案。
鉴于上文包含的教导,熟悉这项技术的人能对在此描述和举例说明的部分在细节、材料和安排方面作出许多改变。因此,人们将会理解权书中的权利要求不局限于在此揭示的实施方案,它们能包括不同于被明确地描述过的那些的实践并且得到与法律所允许的一样广泛的解释。
Claims (28)
1.一种用来在哺乳动物体内观察的光纤探头,其中包括:
手柄,该手柄具有与具有光学耦合器和接卡的光纤成像探头光耦合的成像装置,该手柄具有控制面板以电操纵成像装置,所述手柄还具有连接到成像装置的主机处理器以及存储器,该光纤成像探头具有通过图像放大透镜与成像装置耦合的光纤成像通道;
位于手柄内的发光二极管;
位于手柄内的电池,该电池向成像装置和发光二极管提供能量;
位于手柄内的无线发射器,该无线发射器传输由成像装置检测的成像数据;
位于手柄内的功率调节电路,该功率调节电路电连接到电池、发光二极管和成像装置上;以及
包围光纤成像探头的一次性管状护套,该护套用所述接卡与所述手柄连接并且有小于2毫米的直径,该一次性管状护套具有照明光纤同心阵列和位于一次性管状护套的近端的耦合器,所述的耦合器将一次性管状护套连接到手柄上,这样使得耦合器上的端口将照明光纤同心阵列光连接到发光二极管上,这样使得发光二极管能够可拆除地耦合到照明光纤同心阵列上,该一次性管状护套还具有连接到一次性管状护套上的在手柄和控制面板上延伸的布帘。
2.根据权利要求1的光纤探头,其中所述成像装置被配置在单一芯片包装中,该单一芯片包装包括图像处理器。
3.根据权利要求2的光纤探头,其中所述存储器包括在所述单一芯片包装里面的电子SRAM存储器或移动的记录媒介,该记录媒介能够被插入到所述手柄的狭槽中。
4.根据权利要求3的光纤探头,所述发光二极管为多个。
5.根据权利要求3的光纤探头,进一步包括激光器光源。
6.根据权利要求5的光纤探头,其中所述激光器光源包括氮化镓二极管激光器。
7.根据权利要求1的光纤探头,其中所述无线发射器把视频图像传输给控制单元。
8.根据权利要求7的光纤探头,进一步包括天线。
9.根据权利要求1的光纤探头,进一步包括无线接收器。
10.根据权利要求1的光纤探头,其中照明光纤同心阵列同心环绕所述光纤成像通道。
11.根据权利要求1的光纤探头,其中光纤成像探头包括与手柄刚性连接的图像光纤束,该图像光纤束的近端与所述光学耦合器光学耦合。
12.根据权利要求11的光纤探头,进一步包括在图像光纤束远端的透镜。
13.根据权利要求1的光纤探头,其中所述一次性管状护套被可分离地连接到手柄上,并被插入具有螺旋式接头的插管。
14.根据权利要求1的光纤探头,其中光纤成像探头是整形外科成像装置,其中一次性管状护套是可插入到整形外科接合处的,而不需要扩张流体。
15.根据权利要求1的光纤探头,进一步包括可与手柄连接的底座单元,其中底座单元包括电池充电器。
16.根据权利要求15的光纤探头,其中底座单元包括无线接收器。
17.根据权利要求15的光纤探头,其中底座单元与计算机连接。
18.根据权利要求17的光纤探头,其中计算机包括膝上型电脑和显示器。
19.根据权利要求1的光纤探头,其中成像装置包括CMOS成像装置。
20.根据权利要求1的光纤探头,进一步包括识别一次性管状护套的确认电路。
21.根据权利要求20的光纤探头,其中所述确认电路被安装在手柄上。
22.根据权利要求1的光纤探头,进一步包括用来运送计算机显示器和所述光纤成像探头的手推车。
23.根据权利要求1的光纤探头,其中一次性管状护套有在50毫米和2500毫米之间的长度。
24.根据权利要求1的光纤探头,进一步包括用来把药物或成像染料递送到在身体空腔中感兴趣的区域的递送管道。
25.根据权利要求1的光纤探头,进一步包括在手柄上的显示装置。
26.一种用来在哺乳动物体内观察的光纤探头,其中包括:
手柄,该手柄具有与具有光学耦合器的光纤成像探头进行光耦合的成像装置,该手柄进一步包括光源、接卡,电池和功率调节电路,该电池向光源和成像装置提供能量,该功率调节电路与所述电池、光源和成像装置电连接;
位于手柄内的无线发送器,该无线发送器传输由成像装置检测的成像数据;以及
包围光纤成像探头的一次性管状护套,该一次性管状护套与所述手柄连接并且有小于2毫米的直径和20毫米和2500毫米之间的长度,该一次性管状护套具有照明光纤同心阵列和位于一次性管状护套的近端的耦合器,所述的耦合器用接卡将一次性管状护套连接到手柄上,这样使得耦合器上的端口将照明光纤同心阵列光连接到手柄中的光源上。
27.根据权利要求26的光纤探头,其中所述光源包括多个发光二极管(LED)。
28.根据权利要求26的光纤探头,进一步包括连接在手柄上的底座单元,该底座单元具有电池充电器。
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